微电网并网与孤岛运行模式切换的控制策略研究

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1、分类号：TM727密级：UDC：621.3编号：河北工业大学硕士学位论文微电网并网与孤岛运行模式切换的控制策略研究论文作者：王增喜学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：控制工程指导教师：李练兵职称：教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofControlEngineeringCONTROLSTRATEGYANDRESEARCHBETWEENGRIDCONNECTEDANDISLANDOPERATIONMODESOFMICROGRIDbyWangZengxiSuperv

2、isor:Prof.LiLianbingDecember2014摘要随着智能电网迅速发展，微电网因其损耗低、利用率高、提高电能质量等优势越来越受到世界各国重视。微电网中分布式电源协调控制，并网与孤岛模式的平滑切换，这些都是微电网的关键技术问题。基于蓄电池和光伏的微电网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的优势，针对分布式电源的特点，本文提出了易于实现微电网平滑切换的控制策略。微电网采用主从控制结构，孤岛运行时，光伏单元为PQ控制，蓄电池采用V/f控制，蓄电池输出功率能够在一定范围内可控，为光伏单元提供电压和频率参考；并网运行时，蓄电池和光伏单元均为PQ控制，光伏阵列发

3、出电能比较多时，一部分供负荷用，一部分给蓄电池充电，还可以向电网输电；发电量不足时，蓄电池调节并网功率，保障重要负荷供电。本文采用了锁相环、孤岛相位锁定、预同步控制和改进主控制器相结合的方法，减少了切换时刻的影响，从而实现微电网的平滑切换。通过MATLAB/Simulink对微电网进行建模，包括光伏单元、蓄电池单元、PQ模块、V/f模块、孤岛检测模块等。微电网在并网运行、孤岛运行以及模式切换进行仿真，仿真结果表明，提出的控制方法能满足微电网的功率平衡、平滑切换以及重要负荷供电。在完成仿真的基础上搭建了微电网的实验平台，设计了两台额定功率均为8kW的逆变器，一台为主逆

4、变器，一台为从逆变器，蓄电池和光伏单元由直流电源代替。首先进行逆变器并离网，然后开始微电网切换实验，通过电压切换波形验证了上述方法的可行性，微电网实验装置动态响应良好，运行可靠，可实现并网与孤岛运行模式的平滑切换。关键词：微电网主从控制PQ控制V/f控制平滑切换IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsmartgrid,moreandmorecountriesintheworldpayattentiontomicrogridbecausetheadvantagesofitslowloss,highutilizationrate,impro

5、vingelectricenergyquality.Coordinatedcontrolofthedistributedgeneration,smoothtransitionbetweengrid-connectedandislandingoperationmode,thesearethekeytechnicalproblemsofmicrogrid.Microgridcanmakefulluseofcleanenergyandthereliableoperationbasedonphotovoltaicandbattery,accordingtothecharac

6、teristicsofthedistributedgeneration,controlstrategiesareeasilyproposedtoachievesmoothtransitioninthisthesisMicrogridusethemaster-slavecontrolstructure,photovoltaiccellsusePQcontrolstrategyandthebatteryadoptsV/fcontrolstrategyintheislandingoperation.Thebatteryoutputpowercanbecontrolledi

7、nacertainrange,andthebatterycanprovidethevoltageandfrequencyreferenceforphotovoltaic.Ingrid-connectedoperation,batteryandphotovoltaiccellsusePQcontrolstrategy.Photovoltaicarraytogenerateelectricenergyisbig,forpartload,apartofchargingthebattery,butalsotopowertransmission.Whenpowergene